8.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一.研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,分别生成CH3OH和CO.反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ•mol-1   I
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2   II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)
543Cat.112.342.3
543Cat.210.972.7
553Cat.115.339.1
553Cat.212.071.6
【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1
②H2O(l)═H2O(g)△H3=44.0kJ•mol-1
请回答(不考虑温度对△H的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;反应II的△H2=+41.2kJ•mol-1
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有CD.
A.使用催化剂Cat.1B.使用催化剂Cat.2C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的浓度   E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是表中数据表明此时未达到平衡,不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响.
(4)在图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和由Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图.
(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在阴极,该电极反应式是CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O.
 0  160209  160217  160223  160227  160233  160235  160239  160245  160247  160253  160259  160263  160265  160269  160275  160277  160283  160287  160289  160293  160295  160299  160301  160303  160304  160305  160307  160308  160309  160311  160313  160317  160319  160323  160325  160329  160335  160337  160343  160347  160349  160353  160359  160365  160367  160373  160377  160379  160385  160389  160395  160403  203614 

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